馬亞棟

（山東通維信息工程有限公司，山東濟南 250000）

1 研究背景與意義

高速公路是城市經(jīng)濟發(fā)展中必不可少的一部分。因此，在建設(shè)過程中，要結(jié)合當?shù)氐木唧w情況進行規(guī)劃和設(shè)計。由于高速公路具有良好的通行能力、速度快等特點，運行的可靠性強于傳統(tǒng)公路系統(tǒng)。但隨著社會的發(fā)展，對高速路的運維管理也提出了更高的要求。

其一，交通量大時，需要借助大型設(shè)備來完成運維工作。當車輛進入到高速狀態(tài)后，如果線路出現(xiàn)擁堵，就需要借助更先進的技術(shù)實現(xiàn)安全、高效運行，從而提高高速公路的運營效率。

其二，隨著人們對交通需求的不斷增加以及城市規(guī)模的逐漸擴大，要通過智能化設(shè)備進行運維工作，在解決現(xiàn)有問題的同時，保證安全出行、減少事故發(fā)生。當前，我國已經(jīng)有很多企業(yè)應(yīng)用了機電系統(tǒng)自動化管理系統(tǒng)，并在實際運用中取得了較好的成效，但仍然存在著一些問題，比如管理水平不足、系統(tǒng)不夠完善、缺乏專業(yè)的技術(shù)人才等。因此，將針對高速公路機電運維現(xiàn)狀進行分析和研究。

2 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式研究

2.1 高速公路機電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

高速公路機電系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)組成的，其中包括電源、中央控制器等，在這些子系統(tǒng)中又包含了設(shè)備管理、運行監(jiān)控、故障診斷等諸多功能。首先，從整體來看，在開展運維工作之前，需要對相關(guān)硬件以及軟件設(shè)施進行全面檢查。其次，將所有的數(shù)據(jù)信息輸入計算機中，再通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人工相結(jié)合的方式，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各個功能模塊之間的連接。最后，要保證整個高速公路機電體系能夠正常運轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)運行中需確保各個子系統(tǒng)之間相互連接，并將整個機電設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息通過通信技術(shù)與人工方式實現(xiàn)聯(lián)系，從而有效提升高速公路機電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)中各功能模塊之間的工作效率[1]。

2.2 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式的研究方法

通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，國外對于智慧運維模式的研究已經(jīng)取得了一定成果，但是國內(nèi)在這方面還處于起步階段。

智能化是指利用計算機、信息處理等方面的知識，建立各種事物之間的相互聯(lián)系而形成的一種整體性概念，并能夠?qū)⑵溆行н\用到工程領(lǐng)域中；人工智能就是對人腦進行綜合分析后做出判斷，從而達到自動控制的目的，并在此基礎(chǔ)上對人腦進行整合，使其智能化的能力可以在工程領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。因此，需要將人工智能技術(shù)和相關(guān)理論進行結(jié)合，通過對智能化運維模式的研究，能夠更好地實現(xiàn)智能化的工程應(yīng)用。

2.3 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式實例

2010年，我國高速公路機電系統(tǒng)智能化已經(jīng)達到了較高層次，并取得了一定成效。但是，目前很多企業(yè)對該系統(tǒng)仍然處于初級應(yīng)用階段。

2.3.1 運用智慧運維模式進行故障診斷。將設(shè)備運行狀態(tài)信息作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入計算機，利用故障分析軟件對設(shè)備的參數(shù)進行統(tǒng)計與分析，通過現(xiàn)場檢測結(jié)果確定是否存在問題，并采取相應(yīng)的措施解決這些障礙，以提升高速公路機電系統(tǒng)的智能化水平。另一方面，對高速公路機電系統(tǒng)智能化的應(yīng)用，也可以進一步提高設(shè)備的運行狀態(tài)，從而提升故障的診斷能力，保障運行安全[2]。

2.3.2 運用智慧運維模式進行故障維修。通過在智能運維平臺采集到的數(shù)據(jù)和參數(shù)，判斷高速公路是否正常運轉(zhuǎn)。將這些數(shù)據(jù)與實際情況相比較，從而判斷出是什么原因?qū)е铝耸鹿驶騿栴}的發(fā)生。在檢修過程中，將相關(guān)內(nèi)容記錄下來，并進行分析、處理，以確保設(shè)備的正常運行。

3 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式的需求分析

3.1 系統(tǒng)運行環(huán)境

3.1.1 硬件環(huán)境。在系統(tǒng)運行過程中，必須保證設(shè)備的穩(wěn)定，確保其能夠正常工作。其中包括電源、開關(guān)等相關(guān)器件，系統(tǒng)內(nèi)溫度和濕度的控制裝置，數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)傳輸通道，信號接收設(shè)備等，都應(yīng)滿足良好的兼容性及穩(wěn)定性要求。

3.1.2 軟件環(huán)境。這是實現(xiàn)機電故障診斷技術(shù)的應(yīng)用效果的基礎(chǔ)條件之一，在具體操作中，需要對運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控并記錄信息，確保檢測結(jié)果準確無誤、穩(wěn)定可靠[3]。

3.2 性能要求

在高速公路機電系統(tǒng)的運行過程中，由于受到設(shè)備自身性能、外部環(huán)境、外界條件等因素的影響，導(dǎo)致在故障發(fā)生時難以確定故障點和對應(yīng)位置。因此，為了提高運維工作的效率，需要對不同類型的問題進行分析。首先，要明確系統(tǒng)內(nèi)各個功能部件之間存在著哪些共同特性。其次，有針對性地制定出合理、可行的方案，并建立相應(yīng)的標準體系，保障運行流程的順利實施。最后，在設(shè)計好的設(shè)備中選擇合適的型號及規(guī)格，從而保證整個機電設(shè)施能夠正常、高效運轉(zhuǎn)，并為后續(xù)的故障處理提供必要條件。

3.3 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維的特性

3.3.1 實時性高速公路機電系統(tǒng)的運行狀態(tài)是一個動態(tài)變化過程，因此在進行運維工作時，必須及時處理故障信息，并將故障信息反饋到?jīng)Q策層。

3.3.2 靈活性、可靠性和可擴展性能好。由于設(shè)備本身具有一定的非線性特征，其自身參數(shù)之間存在較大差異，導(dǎo)致了其無法適應(yīng)不同類型和層次復(fù)雜環(huán)境下的運行需求，并且會隨著時間的推移不斷變化，系統(tǒng)運行狀態(tài)也會隨之發(fā)生變化，因此，需要運維人員靈活處理。

4 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式的構(gòu)建

4.1 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式構(gòu)建的問題

當前，高速公路機電系統(tǒng)智慧化運維模式主要存在以下幾個問題：首先，在進行構(gòu)建時沒有充分考慮實際情況。由于缺乏對相關(guān)資料信息、數(shù)據(jù)等方面的了解，且應(yīng)用經(jīng)驗不足，導(dǎo)致了現(xiàn)階段我國在高速公路機電系統(tǒng)智能化的應(yīng)用過程中，存在一些缺陷。其次，缺少專業(yè)團隊指導(dǎo)與管理，造成維護工作中故障處理不及時、效率低下，進而影響了整個高速公路機電系統(tǒng)正常運作。再次，在進行運維模式的構(gòu)建與完善時，缺乏專業(yè)人才。

4.2 構(gòu)建思路

高速公路機電系統(tǒng)的運維工作在整個項目實施過程中，是十分重要且關(guān)鍵的內(nèi)容。因此，想確保工程質(zhì)量及施工效率，首先要建立一套完整、科學(xué)、合理且符合實際情況、切實可行的監(jiān)控與分析體系。

構(gòu)建方案時應(yīng)該考慮到以下幾點：

一是對于設(shè)備的故障問題，可以采用智能化檢測方法進行診斷；

二是根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件確定系統(tǒng)性能指標是否達到要求，同時還需要對數(shù)據(jù)的處理能力等做出綜合評價；

三是在進行運維工作時，需要保證系統(tǒng)的可靠性和安全性，還要對數(shù)據(jù)的質(zhì)量做出綜合評價。

4.3 關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在進行數(shù)據(jù)處理的過程中，需要對關(guān)鍵節(jié)點進行有效監(jiān)控，保證其能夠滿足當前的運維工作需求，如果發(fā)現(xiàn)問題，要及時通知相關(guān)部門并立即解決。

首先，要建立起完整的系統(tǒng)平臺和信息共享機制。其次，構(gòu)建出完善、高效且科學(xué)規(guī)范的運行管理體系、標準化流程操作程序等制度。最后，在高速公路機電設(shè)施管理系統(tǒng)中引入先進技術(shù)手段，保障數(shù)據(jù)處理過程的質(zhì)量，確保其能夠?qū)崿F(xiàn)有效監(jiān)控的功能及準確性的要求，使設(shè)備性能符合標準要求[4]。

4.4 高速公路機電系統(tǒng)智慧運維模式構(gòu)建的保障

4.4.1 數(shù)據(jù)信息的處理。高速公路機電系統(tǒng)在運行過程中，可能出現(xiàn)設(shè)備發(fā)生老化、零部件受損等各種故障。因此，需要對這些問題進行及時、有效的分析、處理?？梢酝ㄟ^建立完善的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行收集和存儲，來解決以上問題。同時，也要加強對軟件應(yīng)用相關(guān)技術(shù)的研究與探討工作，不斷提高軟件開發(fā)水平以及硬件設(shè)施性能，建設(shè)系統(tǒng)運行信息共享機制，促進機電運維管理的信息化發(fā)展進程。

4.4.2 建立完善的運行管理機制。通過對系統(tǒng)進行有效的維護和升級，提高整個機電運維的工作效率，保證數(shù)據(jù)信息能夠在故障發(fā)生前得到及時處理。另外，還要加強對軟件、硬件設(shè)備的使用以及檢修能力等方面的保障措施建設(shè)，不斷提升相關(guān)工作人員的技術(shù)水平與素質(zhì)修養(yǎng)。

5 智慧運維模式的應(yīng)用

5.1 智慧運維工程

5.1.1 智能數(shù)據(jù)采集。高速公路的運行狀態(tài)是指車輛在高速公路上的行駛狀況，包括車流量、車速、路況等。因此，需要對這些信息進行及時的收集和分析。通過分析，了解當前高速公路的運營情況是否符合標準。同時，還能夠根據(jù)不同路段上出現(xiàn)的問題，采取相應(yīng)的措施，從而保證道路系統(tǒng)安全、高效運轉(zhuǎn)。

5.1.2 智能數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用。信息化時代，是保證高速公路高效運行的基礎(chǔ)和前提，也是提高運營效率、減少成本費用的重要手段。

5.1.3 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在公路機電項目中占有舉足輕重的位置。該系統(tǒng)對車輛信息進行收集與分析，在傳輸?shù)接嬎銠C平臺的同時，還將反饋至調(diào)度中心、安全管理部門等相關(guān)機構(gòu)中去，從而實現(xiàn)整個高速公路機電管理系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)。

5.2 智慧運維運營

智慧化運維是高速公路機電系統(tǒng)的智能管理模式，其主要內(nèi)容包括：

5.2.1 對設(shè)備進行定期維護、保養(yǎng)和維修。通過使用自動化監(jiān)控裝置，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的信息安全，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立一套完善的運行監(jiān)測體系。在日常工作中，可通過自動識別故障點與報警器等功能模塊，實時動態(tài)檢測設(shè)備狀態(tài)。同時，還可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)值，以達到有效解決機電設(shè)施問題的目的，提高運行效率的同時，降低運營成本，減少資源浪費，避免人為因素影響。

5.2.2 對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行有效分析，并將其轉(zhuǎn)化為可量化、直觀化的數(shù)字信息。通過運用先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)對設(shè)備運行情況的實時監(jiān)測和控制。

5.2.3 建立數(shù)據(jù)管理機制，并利用大數(shù)據(jù)庫為智能化運維提供基礎(chǔ)保障。

5.2.4 實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在系統(tǒng)中使用智能化管理機制，對設(shè)備的運行情況進行有效監(jiān)控。

5.2.5 對機電設(shè)備運維進行有效管理，通過數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中存在的問題，并使用數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控機制進行及時調(diào)整，通過對設(shè)備運維的實時監(jiān)測，有效提高機電的運行質(zhì)量，降低安全事故的發(fā)生頻率。

5.3 智慧運維服務(wù)

在高速公路機電系統(tǒng)中，智慧運維服務(wù)主要包括：

一是提供維修、維護人員的信息，對設(shè)備進行定期檢測和管理。

二是提供故障診斷與排除服務(wù)。

三是根據(jù)檢修數(shù)據(jù)分析和處理結(jié)果，制定合理的運維計劃及方案。

四是對系統(tǒng)運行情況進行監(jiān)控，并采取相應(yīng)的措施解決問題，或發(fā)生事故后立即停止作業(yè)，以保證行車安全。

五是提供遠程在線監(jiān)測、報警等功能，并通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及時發(fā)布相關(guān)信息給機電部門的負責人員，以便快速、高效地解決問題。

六是通過對機電設(shè)備的維修、維護和故障排除，使系統(tǒng)運行狀態(tài)實現(xiàn)安全、可靠，并能夠在出現(xiàn)事故后及時、有效地予以解決。

目前，我國高速公路已經(jīng)實現(xiàn)了自動化控制。但從實際的應(yīng)用效果來看，仍然存在一些問題。例如，由于人員流動性大導(dǎo)致的運維效率低，缺乏必要的管理措施及技術(shù)支持，沒有完善、統(tǒng)一的標準規(guī)范指導(dǎo)工作等，由此造成了數(shù)據(jù)信息不準確、不及時等現(xiàn)象，影響了機電設(shè)備的運行狀態(tài)和故障排除能力，對高速公路機電系統(tǒng)的正常運行帶來了不利影響。

6 結(jié)語

對高速公路機電系統(tǒng)的現(xiàn)狀、問題、發(fā)展趨勢等方面進行了歸納、總結(jié)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的運維模式在高速公路中應(yīng)用的可行性，并對未來的智能化發(fā)展進行展望。

目前，我國相關(guān)研究還處于起步階段，但是隨著社會信息化程度的不斷提升、交通運輸需求的日益增加以及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的逐漸擴大，國內(nèi)的學(xué)者也開始著手深入探索智慧城市道路運輸智能系統(tǒng)與設(shè)備管理問題，并基于大數(shù)據(jù)對運維工作、流程等方面展開了廣泛而深入的討論。在研究過程中也發(fā)現(xiàn)了一些新的問題，比如運維模式與設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集與處理等方面。

通過對相關(guān)文獻資料和實地情況調(diào)查可以看出，目前我國對高速公路機電系統(tǒng)的智能化應(yīng)用還處于起步階段。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及，將會有越來越多的學(xué)者投身于此領(lǐng)域，并將研究成果推廣到實際應(yīng)用中。同時，隨著智能化技術(shù)的不斷成熟，其在高速公路機電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，也為我國今后在相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了重要的借鑒。此外，通過對運維模式的深入研究和分析可知：首先，運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，可以對高速公路的運行情況進行信息監(jiān)控、調(diào)度等工作。其次，利用網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享以及管理自動化。再次，需要進一步完善系統(tǒng)功能，并將其與信息化處理相結(jié)合，從而提高整個工程的質(zhì)量水平及效率，促進高速公路機電系統(tǒng)的有效運行。